JP4649285B2

JP4649285B2 - Gas sensor

Info

Publication number: JP4649285B2
Application number: JP2005223286A
Authority: JP
Inventors: 孝佐々木; 卓志斉藤; 英俊大石; 昭博鈴木
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2005-08-01
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-08-01
Also published as: JP2007040757A

Description

本発明は、高湿の環境下に置かれるガスセンサに関する。 The present invention relates to a gas sensor placed in a high humidity environment.

一般に、固体高分子膜型燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側を燃料極と酸素極で挟み込んで膜電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly、膜電極複合体）を形成し、この膜電極接合体を一対のセパレータで挟んでなる単セルを複数積層して一つの燃料電池スタックを構成している。そして、燃料極には、燃料として水素が供給され、酸素極には酸化剤として空気が供給されて、燃料極で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜を通過して酸素極まで移動し、水素イオンと酸素が電気化学反応を起こして発電する。 In general, a polymer electrolyte membrane fuel cell forms a membrane electrode assembly (MEA: Membrane Electrode Assembly) by sandwiching both sides of a polymer electrolyte membrane between a fuel electrode and an oxygen electrode. A single fuel cell stack is formed by stacking a plurality of single cells each having a joined body sandwiched between a pair of separators. The fuel electrode is supplied with hydrogen as a fuel, the oxygen electrode is supplied with air as an oxidant, and hydrogen ions generated by a catalytic reaction at the fuel electrode pass through the solid polymer electrolyte membrane and pass through the oxygen electrode. The hydrogen ions and oxygen cause an electrochemical reaction to generate electricity.

このような固体高分子膜型燃料電池においては、従来、燃料電池の酸素極側の排出系に水素検出器（ガスセンサ）を備え、この水素検出器によって燃料極側の水素が固体高分子電解質膜を通じて酸素極側に漏洩したことを検知する技術が知られている（特許文献１参照）。具体的に、この技術では、水素検出器の水素取込口（気体取込部）を鉛直方向における下方に向けた状態とし、その水素検出器を排気管の上壁に設けることで、比重の軽い水素を良好に水素検出器内のガス検出室に取り込むことができる構造となっている。また、このような技術では、水素取込口に撥水フィルタを設けることで、ガス検出室内に高湿のガスが入る前にそのガス中の水滴を撥水フィルタで除去して、ガス検出室内のガス検出素子に水滴が付着するのを防止することも考えられている。
特開平６−２２３８５０号公報（段落番号００１３〜００１４、図１） In such a solid polymer membrane fuel cell, conventionally, a hydrogen detector (gas sensor) is provided in the discharge system on the oxygen electrode side of the fuel cell, and the hydrogen on the fuel electrode side is removed from the solid polymer electrolyte membrane by this hydrogen detector. There is known a technique for detecting leakage to the oxygen electrode side through (see Patent Document 1). Specifically, in this technology, the hydrogen intake port (gas intake portion) of the hydrogen detector is directed downward in the vertical direction, and the hydrogen detector is provided on the upper wall of the exhaust pipe. Light hydrogen can be satisfactorily taken into the gas detection chamber in the hydrogen detector. In addition, in such a technique, by providing a water repellent filter at the hydrogen intake port, water droplets in the gas are removed by the water repellent filter before high-humidity gas enters the gas detection chamber. It is also considered to prevent water droplets from adhering to the gas detection element.
JP-A-6-223850 (paragraph numbers 0013 to 0014, FIG. 1)

しかしながら、前記した技術では、高湿のガス中に含まれている水蒸気が未だ水滴となっていない状態においては、その水蒸気は撥水フィルタを通過するため、このように水蒸気が水素検出器内に入った後に内部の温度が下がると、水蒸気が液化し、この液化した水（以下、結露水という）がガス検出室内に溜まってしまう場合があった。そして、このようにガス検出室内に結露水が溜まってしまうと、結露水がガス検出素子に接触し、センシングに影響を及ぼす可能性があった。また、結露水によって撥水フィルタが目詰まりしてしまい、ガスの取込が阻害される場合もあった。 However, in the above-described technique, in a state where the water vapor contained in the high-humidity gas has not yet become water droplets, the water vapor passes through the water-repellent filter, and thus the water vapor enters the hydrogen detector. When the internal temperature drops after entering, water vapor is liquefied, and this liquefied water (hereinafter referred to as dew condensation water) sometimes accumulates in the gas detection chamber. If the condensed water accumulates in the gas detection chamber in this way, the condensed water may come into contact with the gas detection element and affect the sensing. In addition, the water-repellent filter may be clogged with condensed water, and gas uptake may be hindered.

そこで、本発明では、内部の水を積極的に排出可能なガスセンサを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a gas sensor that can positively discharge internal water.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、気体中に含まれる被検出ガスを検出するガス検出素子と、前記ガス検出素子を収容すると共に前記被検出ガスが取り込まれるガス検出室を有し、鉛直方向に延びる周壁部と底壁部とを備える有底筒状の素子収容部と、前記底壁部の開口に設けられ、気体を透過し且つ液体を透過しない撥水フィルタと、一端部が前記ガス検出室内に、他端部が前記素子収容部の外部に配置され、前記ガス検出室内の水を吸湿して前記素子収容部の外部に排出する吸湿部材と、を備え、前記気体が流通する気体流路の壁に設けられるガスセンサであって、前記吸湿部材の前記一端部は、前記周壁部と前記撥水フィルタとの間に配置されていることを特徴とするガスセンサである。 As a means for solving the problem, the present invention includes a gas detection element for detecting a detection target gas contained in a gas, the gas detection chamber a gas to be detected is captured accommodates a pre SL gas detection element Yes, and a bottomed cylindrical element accommodating portion and a peripheral wall and a bottom wall portion extending in the vertical direction, provided in an opening of the bottom wall portion, and a water-repellent filter which does not transmit the transmitted and liquid gas, A moisture absorbing member that has one end portion disposed in the gas detection chamber and the other end portion disposed outside the element housing portion to absorb water in the gas detection chamber and discharge the water outside the element housing portion ; the gas sensor whose serial gas is provided in the wall of the gas flow path flows, the one end portion of the hygroscopic member is characterized that you are disposed between the water-repellent filter and the peripheral wall gas sensor It is.

このようなガスセンサによれば、ガス検出室内の水が一端部で吸湿された後、吸湿された水が吸湿部材内を通流（浸透）し、通流した水が他端部から素子収容部の外部に排出される。このようにして、ガス検出室内の水を素子収容部外に排出することができ、ガス検出素子への水の付着を低減させることができる。その結果として、ガス検出素子の感度低下や出力不安定を防止することができる。 According to such a gas sensor, after the water in the gas detection chamber is absorbed by one end, the absorbed water flows (penetrates) in the moisture absorbing member, and the flowed water flows from the other end to the element housing portion. Is discharged outside. In this way, water in the gas detection chamber can be discharged out of the element housing portion, and adhesion of water to the gas detection element can be reduced. As a result, it is possible to prevent a decrease in sensitivity and output instability of the gas detection element.

また、前記ガスセンサにおいて、前記素子収容部は、前記周壁部を構成する筒状の周壁体と、前記周壁体の下方開口に蓋をするように取り付けられ前記底壁部を構成する底蓋体と、を備え、前記吸湿部材は、前記周壁体と前記底蓋体とで挟まれていることが好ましい。 Further, in the gas sensor, the element accommodating portion includes a cylindrical peripheral wall body that constitutes the peripheral wall portion, and a bottom lid body that is attached so as to cover a lower opening of the peripheral wall body and constitutes the bottom wall portion. It is preferable that the moisture absorbing member is sandwiched between the peripheral wall body and the bottom lid body.
また、前記ガスセンサにおいて、前記吸湿部材は、前記底壁部の前記開口の縁部と前記撥水フィルタとで挟まれていることが好ましい。 In the gas sensor, it is preferable that the moisture absorbing member is sandwiched between an edge of the opening of the bottom wall portion and the water repellent filter.

また、前記ガスセンサにおいて、前記吸湿部材の他端部は前記気体流路に配置されていることが好ましい。
このようなガスセンサによれば、水が通流（浸透）した吸湿部材の他端部に、気体流路を流通する気体が吹き付けられて、他端部に含まれる水が気体に持ち去られ易くなる。これにより、ガス検出室内に配置される一端部から他端部に水が通流し易くなり、ゆえに、ガス検出室内の水を効率的に排出することができる。 In the gas sensor, it is preferable that the other end of the moisture absorbing member is disposed in the gas flow path.
According to such a gas sensor, the gas flowing through the gas channel is blown to the other end portion of the moisture absorbing member through which water flows (penetrates), and the water contained in the other end portion is easily taken away by the gas. . Accordingly, water easily flows from one end portion disposed in the gas detection chamber to the other end portion, and therefore, water in the gas detection chamber can be efficiently discharged.

本発明によれば、内部の水を積極的に排出可能なガスセンサを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the gas sensor which can discharge | emit internal water actively can be provided.

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本実施形態に係る水素センサを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a fuel cell system including a hydrogen sensor according to the present embodiment.

図１に示すように、本実施形態に係る水素センサ１（ガスセンサ）は、燃料電池２から排出されるオフガス（空気オフガス、希釈ガス）中の水素を検出するために、燃料電池システムＳに組み込まれている。以下に、この燃料電池システムＳについて簡単に説明した後、水素センサ１の詳細について説明する。 As shown in FIG. 1, a hydrogen sensor 1 (gas sensor) according to this embodiment is incorporated in a fuel cell system S in order to detect hydrogen in off-gas (air off-gas, dilution gas) discharged from the fuel cell 2. It is. Below, after this fuel cell system S is demonstrated easily, the detail of the hydrogen sensor 1 is demonstrated.

燃料電池システムＳは、燃料電池自動車に搭載されたシステムであり、燃料電池自動車は燃料電池２の発電電力によって走行用の電動モータ（走行モータ）を回転させて走行するようになっている。燃料電池システムＳは、燃料電池２と、燃料極（アノード）側の入口側配管３および出口側配管５と、酸素極（カソード）側の入口側配管４および出口側配管６を主に備えている。 The fuel cell system S is a system mounted on a fuel cell vehicle, and the fuel cell vehicle is configured to travel by rotating an electric motor (travel motor) for traveling with the generated power of the fuel cell 2. The fuel cell system S mainly includes a fuel cell 2, an inlet side pipe 3 and an outlet side pipe 5 on the fuel electrode (anode) side, and an inlet side pipe 4 and an outlet side pipe 6 on the oxygen electrode (cathode) side. Yes.

燃料電池２は、例えば陽イオン交換膜等からなる固体高分子電解質膜を燃料極と酸素極で挟持した電解質膜電極構造体を、更に一対のセパレータで挟持してなる単セル（図示略）を多数組積層して構成されたスタックからなる。 The fuel cell 2 includes a single cell (not shown) in which an electrolyte membrane electrode structure in which a solid polymer electrolyte membrane made of, for example, a cation exchange membrane is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode is further sandwiched between a pair of separators. It consists of a stack composed of a large number of sets.

この燃料電池２では、例えば高圧の水素タンク等を備える水素供給装置（図示略）から燃料極側の入口側配管３を介して燃料として水素が燃料極に供給されるとともに、コンプレッサ２１により酸素極側の入口側配管４を介して酸化剤として空気が酸素極に供給される。燃料極の触媒電極上では、触媒反応により水素がイオン化され、生成された水素イオンが適度に加湿された固体高分子電解質膜を拡散・通過して酸素極まで移動する。そして、この間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。また、酸素極には酸素を含む空気が供給されているために、この酸素極において、水素イオン、電子および酸素が、酸素極の触媒の作用により電気化学的に反応して水が生成される。
そして、燃料極側の出口側配管５および酸素極側の出口側配管（流路）６から未反応の反応ガス（例えば、水素や空気等）を含むいわゆるオフガスが排出される。 In this fuel cell 2, for example, hydrogen is supplied to the fuel electrode as a fuel via a fuel supply side inlet side pipe 3 from a hydrogen supply device (not shown) including a high-pressure hydrogen tank or the like, and an oxygen electrode is supplied by a compressor 21. Air is supplied to the oxygen electrode as an oxidant through the side inlet side pipe 4. On the catalyst electrode of the fuel electrode, hydrogen is ionized by a catalytic reaction, and the generated hydrogen ion diffuses and passes through a moderately humidified solid polymer electrolyte membrane and moves to the oxygen electrode. Then, electrons generated during this period are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. Since oxygen-containing air is supplied to the oxygen electrode, hydrogen ions, electrons, and oxygen react electrochemically by the action of the catalyst of the oxygen electrode to generate water. .
Then, so-called off-gas containing unreacted reaction gas (for example, hydrogen or air) is discharged from the outlet side pipe 5 on the fuel electrode side and the outlet side pipe (flow channel) 6 on the oxygen electrode side.

ここで、未反応の水素を含む水素オフガス（アノードオフガス）は、燃料電池２の燃料極側の出口側配管５から水素循環配管２２に排出され、エゼクタ２３を介して燃料極側の入口側配管３に戻され、再び燃料電池２の燃料極に供給されるようになっている。
一方、反応済みの空気中に水分を多量に含んだ空気オフガス（カソードオフガス）は、希釈器２６および出口側配管６を介して大気中へ排出される。 Here, the hydrogen off-gas (anode off-gas) containing unreacted hydrogen is discharged from the outlet-side piping 5 on the fuel electrode side of the fuel cell 2 to the hydrogen circulation piping 22, and the inlet-side piping on the fuel electrode side via the ejector 23. 3 is supplied to the fuel electrode of the fuel cell 2 again.
On the other hand, the air off gas (cathode off gas) containing a large amount of moisture in the reacted air is discharged to the atmosphere through the diluter 26 and the outlet side pipe 6.

さらに、燃料電池２の燃料極側の出口側配管５にはパージ弁２４を介して水素排出配管２５が接続され、この水素排出配管２５には希釈器２６が接続されている。そして、水素オフガスは、パージ弁２４を介して水素排出配管２５に排出可能とされ、さらに、水素排出配管２５を通って希釈器２６に導入可能とされている。 Further, a hydrogen discharge pipe 25 is connected to the outlet side pipe 5 on the fuel electrode side of the fuel cell 2 via a purge valve 24, and a diluter 26 is connected to the hydrogen discharge pipe 25. The hydrogen off-gas can be discharged to the hydrogen discharge pipe 25 through the purge valve 24 and can be further introduced to the diluter 26 through the hydrogen discharge pipe 25.

希釈器２６は、水素排出配管２５から取り込んだ水素オフガスを、燃料電池２から排出された空気オフガスによって適宜の倍率で希釈し、希釈ガスとして排出することができるように構成されている。すなわち、希釈器２６の下流側の出口側配管６内は、水素オフガスが希釈器２６に導入されない場合は空気オフガスが流れ、一方、水素オフガスが導入される場合は希釈ガスが流れることになる。つまり、希釈器２６の下流側の出口側配管６内は、空気オフガスが流れる空気オフガス流路（気体流路）、または、希釈ガスが流れる希釈ガス流路（気体流路）として機能しており、ここでオフガス流路６ａと総称する（図２参照）。 The diluter 26 is configured to dilute the hydrogen offgas taken in from the hydrogen discharge pipe 25 with an air offgas discharged from the fuel cell 2 at an appropriate magnification and discharge it as a diluted gas. That is, in the outlet side pipe 6 on the downstream side of the diluter 26, the air off gas flows when the hydrogen off gas is not introduced into the diluter 26, while the diluting gas flows when the hydrogen off gas is introduced. That is, the outlet side pipe 6 downstream of the diluter 26 functions as an air off-gas passage (gas passage) through which air off-gas flows or a dilution gas passage (gas passage) through which dilution gas flows. Here, they are collectively referred to as off-gas flow paths 6a (see FIG. 2).

そして、この希釈器２６の下流には、ガス接触燃焼式の水素センサ１が配置されており、これによりオフガス中の水素濃度が監視されるようになっている。ここで、この水素センサ１は、オフガスの流通方向が水平方向となるように配置された出口側配管６の鉛直方向上部に配置されている。 A gas catalytic combustion type hydrogen sensor 1 is disposed downstream of the diluter 26, and thereby the hydrogen concentration in the off-gas is monitored. Here, the hydrogen sensor 1 is arranged at the upper part in the vertical direction of the outlet side pipe 6 arranged so that the flow direction of the off gas is the horizontal direction.

≪水素センサの構成≫
続いて、図２を参照して水素センサ１について説明する。図２は、本実施形態に係る水素センサの側断面図である。
図２に示すように、水素センサ１は、ケース３０と、ガス検出素子６０と、ヒータ７０と、素子収容部Ｂと、気体取込部８０と、吸湿部材９１、９２とを主に備えている。 ≪Configuration of hydrogen sensor≫
Next, the hydrogen sensor 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a side sectional view of the hydrogen sensor according to the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the hydrogen sensor 1 mainly includes a case 30, a gas detection element 60, a heater 70, an element housing part B, a gas intake part 80, and moisture absorbing members 91 and 92. Yes.

＜ケース＞
ケース３０は、その外形が直方体形状を呈し、内蔵する制御基板（図示しない）を保護するためのものである。ケース３０は、例えばポリフェニレンサルファイド製であって、長手方向両端部にフランジ部３１を備えている。フランジ部３１にはカラー３２が取り付けられており、このカラー３２内にボルト３３が挿入されることで、フランジ部３１は、オフガス流路６ａを構成する出口側配管６に設けられた取付座６ｄ（壁）に締結されて固定されるようになっている。
そして、ケース３０の下端面には、前記制御基板に接続されるガス検出素子６０とヒータ７０とが設けられるとともに、これらを収容するための素子収容部Ｂが下方へ突出するように設けられている。 <Case>
The case 30 has a rectangular parallelepiped shape and protects a built-in control board (not shown). The case 30 is made of, for example, polyphenylene sulfide, and includes flange portions 31 at both ends in the longitudinal direction. A collar 32 is attached to the flange portion 31, and a bolt 33 is inserted into the collar 32, so that the flange portion 31 is attached to an outlet seat 6 d provided on the outlet side pipe 6 constituting the off-gas flow path 6 a. It is fastened to (wall) and fixed.
The lower end surface of the case 30 is provided with a gas detection element 60 and a heater 70 connected to the control board, and an element accommodating portion B for accommodating these is provided so as to protrude downward. Yes.

＜ガス検出素子＞
ガス検出素子６０は、希釈ガスまたは空気オフガスであるオフガス（気体）中に含まれる水素（被検出ガス）を検出するものであり、具体的には、検出素子と温度補償素子との対により構成されている。検出素子は、周知の素子であって、電気抵抗に対する温度係数が高い白金等を含む金属線のコイルが、触媒を坦持したアルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。触媒は、水素に対して活性な貴金属などからなる。温度補償素子は、水素に対して不活性とされ、例えば検出素子と同等のコイルの表面が、アルミナ等の坦体で被覆されて形成されている。 <Gas detection element>
The gas detection element 60 detects hydrogen (a gas to be detected) contained in an off gas (gas) that is a dilution gas or an air off gas, and specifically includes a pair of a detection element and a temperature compensation element. Has been. The detection element is a well-known element, and is formed by coating a coil of a metal wire containing platinum or the like having a high temperature coefficient with respect to electric resistance with a carrier such as alumina carrying a catalyst. The catalyst is made of a noble metal active against hydrogen. The temperature compensation element is inactive with respect to hydrogen, and is formed, for example, by coating the surface of a coil equivalent to the detection element with a carrier such as alumina.

そして、水素が触媒に接触した際に生じる反応熱により、検出素子が高温になると、検出素子と温度補償素子の抵抗値に差が生じるので、この差から水素濃度を検出することができるようになっている。なお、雰囲気温度による電気抵抗値の変化は、温度補償素子を利用することにより相殺される。 When the detection element becomes hot due to reaction heat generated when hydrogen comes into contact with the catalyst, a difference occurs in the resistance value between the detection element and the temperature compensation element, so that the hydrogen concentration can be detected from this difference. It has become. Note that the change in the electrical resistance value due to the ambient temperature is offset by using the temperature compensation element.

＜ヒータ＞
ヒータ７０は、後記する第２素子収容部５０内（以下、この内部空間を「第２収容室５０ａ」ともいう。）を加熱するものであり、これによりガス検出素子６０において結露が生じるのが抑制されている。 <Heater>
The heater 70 heats the inside of a second element housing portion 50 (hereinafter, this internal space is also referred to as “second housing chamber 50a”), which causes condensation in the gas detection element 60. It is suppressed.

＜素子収容部＞
素子収容部Ｂは、ガス検出素子６０およびヒータ７０を二重に取り囲んで収容するケースであって、外側の第１素子収容部４０（特許請求の範囲における素子収容部に相当）と、その内側の第２素子収容部５０とを備えて構成されている。 <Element housing part>
The element accommodating portion B is a case that encloses and accommodates the gas detection element 60 and the heater 70, and includes an outer first element accommodating portion 40 (corresponding to an element accommodating portion in the claims) and an inner side thereof. 2nd element accommodating part 50, and is comprised.

［第１素子収容部］
第１素子収容部４０は、ケース３０の下面に突設された略有底円筒体であり、出口側配管６に形成された貫通孔６ｃに嵌合すると共に、出口側配管６の内面６ｂから突出して出口側配管６内に露出している。第１素子収容部４０は、その内部であって第２素子収容部５０との間に、第１収容室４０ａを有している。なお、第１収容室４０ａが特許請求の範囲における「水素（被検出ガス）が取り込まれるガス検出室」に相当する。 [First element accommodating portion]
The first element housing portion 40 is a substantially bottomed cylindrical body projecting from the lower surface of the case 30, and fits into a through hole 6 c formed in the outlet side pipe 6, and from the inner surface 6 b of the outlet side pipe 6. It protrudes and is exposed in the outlet side pipe 6. The first element accommodating portion 40 has a first accommodating chamber 40 a inside thereof and between the second element accommodating portion 50. The first storage chamber 40a corresponds to a “gas detection chamber into which hydrogen (a gas to be detected) is taken” in the claims.

さらに説明すると、第１素子収容部４０は、円筒状の周壁体４１と、周壁体４１の下方開口に蓋をする底蓋体４２とが、ボルトなどによって組み付けられることで構成されている。周壁体４１の外周面には周方向に溝４１ａが形成されており、溝４１ａにはリング状のシール部材３５が装着され、シール部材３５によって周壁体４１と貫通孔６ｃとの気密性が維持されている。底蓋体４２は、リング状であって、その中心に開口４２ａを有している。そして、この開口４２ａに後記する気体取込部８０が設けられており、気体取込部８０は出口側配管６内のオフガス流路６ａ（気体流路）に臨んだ状態となっている。 More specifically, the first element housing portion 40 is configured by assembling a cylindrical peripheral wall body 41 and a bottom lid body 42 that covers a lower opening of the peripheral wall body 41 with a bolt or the like. A groove 41a is formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the peripheral wall body 41. A ring-shaped seal member 35 is attached to the groove 41a, and the airtightness between the peripheral wall body 41 and the through hole 6c is maintained by the seal member 35. Has been. The bottom lid 42 is ring-shaped and has an opening 42a at the center thereof. The opening 42 a is provided with a gas intake portion 80 which will be described later, and the gas intake portion 80 faces the off-gas flow path 6 a (gas flow path) in the outlet side pipe 6.

［第２素子収容部］
第２素子収容部５０は、ガス検出素子６０およびヒータ７０を収容する第２収容室５０ａを有する有底円筒体であって、第１素子収容部４０の内側に配置されている。第２素子収容部５０の底壁には、開口５０ｂが形成されている。そして、防爆フィルタ５２が、開口５０ｂを塞ぐように設けられており、防爆性が確保されている。なお、防爆フィルタ５２は、液体状の水を通すことが可能な程度のメッシュで形成されているため、第２収容室５０ａ内に結露水が溜まることはない。 [Second element accommodating portion]
The second element accommodating portion 50 is a bottomed cylindrical body having a second accommodating chamber 50 a that accommodates the gas detection element 60 and the heater 70, and is disposed inside the first element accommodating portion 40. An opening 50 b is formed in the bottom wall of the second element housing portion 50. And the explosion-proof filter 52 is provided so that the opening 50b may be plugged, and explosion-proof property is ensured. In addition, since the explosion-proof filter 52 is formed of a mesh that allows liquid water to pass through, dew condensation water does not accumulate in the second storage chamber 50a.

＜気体取込部＞
気体取込部８０は、底蓋体４２に形成された開口４２ａと、開口４２ａを塞ぐように設けられた撥水フィルタ８１および防爆フィルタ８２とを備えて構成されている。撥水フィルタ８１と防爆フィルタ８２とは重ねられており、防爆フィルタ８２は、撥水フィルタ８１よりも内側（ガス検出素子６０側）に配置されている。
撥水フィルタ８１は、ガスを透過しつつ、ガスに含まれる液体を透過しないフィルタである。これにより、気体状のオフガスを第１収容室４０ａに取り込みつつ、湿潤のオフガス中に含まれる液体状の水が、撥水フィルタ８１ではじかれて、第１収容室４０ａ内に浸入しないようになっている。
防爆フィルタ８２は、防爆フィルタ５２と同様に、防爆性を確保するためのフィルタであり、液体状の水を通すことが可能な程度のメッシュなどから構成される。 <Gas intake part>
The gas intake part 80 includes an opening 42a formed in the bottom lid 42, and a water repellent filter 81 and an explosion-proof filter 82 provided so as to close the opening 42a. The water-repellent filter 81 and the explosion-proof filter 82 are overlapped, and the explosion-proof filter 82 is disposed on the inner side (gas detection element 60 side) than the water-repellent filter 81.
The water repellent filter 81 is a filter that transmits gas but does not transmit liquid contained in the gas. As a result, liquid water contained in the wet off-gas is repelled by the water-repellent filter 81 and does not enter the first storage chamber 40a while taking the gaseous off-gas into the first storage chamber 40a. It has become.
As with the explosion-proof filter 52, the explosion-proof filter 82 is a filter for ensuring explosion-proof properties, and is composed of a mesh or the like that can pass liquid water.

＜吸湿部材＞
吸湿部材９１、９２は、例えば吸湿繊維からなり、第１収容室４０ａ（ガス検出室）内の水を吸湿して、出口側配管６内のオフガス流路６ａに排出するための部材である。このような吸湿部材９１、９２の形状は特に限定はないが、例えば、紐状、細長の板状を呈する。 <Hygroscopic member>
The hygroscopic members 91 and 92 are made of, for example, hygroscopic fibers, and are members for absorbing moisture in the first storage chamber 40a (gas detection chamber) and discharging it to the off-gas flow path 6a in the outlet side pipe 6. The shape of the hygroscopic members 91 and 92 is not particularly limited. For example, the hygroscopic members 91 and 92 have a string shape or an elongated plate shape.

吸湿部材９１は、周壁体４１と底蓋体４２との間に挟まれており、その一端部９１ａは第１収容室４０ａ内に引き出され第１収容室４０ａ内に配置されており、他端部９１ｂは第１素子収容部４０の外部である出口側配管６内のオフガス流路６ａ（気体流路）に配置されている。
吸湿部材９２は、底蓋体４２と気体取込部８０を構成する撥水フィルタ８１および防爆フィルタ８２とで挟まれており、その一端部９２ａは第１収容室４０ａ内に配置されており、他端部９２ｂはオフガス流路６ａ（気体流路）に配置されている。 The hygroscopic member 91 is sandwiched between the peripheral wall body 41 and the bottom lid body 42, and one end 91a thereof is drawn into the first storage chamber 40a and disposed in the first storage chamber 40a. The portion 91b is disposed in the off-gas flow path 6a (gas flow path) in the outlet side pipe 6 that is outside the first element housing section 40.
The moisture absorbing member 92 is sandwiched between the water-repellent filter 81 and the explosion-proof filter 82 constituting the bottom lid body 42 and the gas intake portion 80, and one end portion 92a thereof is disposed in the first storage chamber 40a. The other end 92b is disposed in the off-gas channel 6a (gas channel).

≪水素センサの作用・効果≫
次に、このような水素センサ１の作用・効果について説明する。
図２に示すように、出口側配管６内のオフガス流路６ａを流れるオフガス（希釈ガスまたは空気オフガス）は、気体取込部８０の撥水フィルタ８１、防爆フィルタ８２を通過して、第１収容室４０ａ内に取り込まれる。このように取り込まれたオフガスの一部は、防爆フィルタ５２を通過して、第２収容室５０ａ内に入り、ガス検出素子６０によって、その水素濃度が検出される。 ≪Operation and effect of hydrogen sensor≫
Next, the operation and effect of such a hydrogen sensor 1 will be described.
As shown in FIG. 2, the off gas (dilution gas or air off gas) flowing through the off gas flow path 6 a in the outlet side pipe 6 passes through the water repellent filter 81 and the explosion proof filter 82 of the gas intake unit 80, It is taken into the storage chamber 40a. A part of the off-gas thus taken in passes through the explosion-proof filter 52 and enters the second storage chamber 50a, and the hydrogen concentration is detected by the gas detection element 60.

このように気体取込部８０から第１収容室４０ａ内にオフガスを取り込んだ後に、例えば燃料電池自動車を停止させるため、燃料電池システムＳがＯＦＦ、つまり、燃料電池２の発電が停止され、第１収容室４０ａの温度が低下した場合、第１収容室４０ａに取り込まれたオフガスの一部の水蒸気が液化して、結露水が生成し、第１素子収容部４０内に溜まる。 Thus, after taking off gas into the 1st storage chamber 40a from the gas taking-in part 80, for example, in order to stop a fuel cell vehicle, fuel cell system S is turned off, ie, power generation of fuel cell 2 is stopped, and the first When the temperature of the first storage chamber 40a is lowered, a part of the off-gas vapor taken into the first storage chamber 40a is liquefied to generate dew condensation water, which is accumulated in the first element storage unit 40.

このように溜まった結露水は、吸湿部材９１の一端部９１ａ、吸湿部材９２の一端部９２ａに吸湿される。そして、吸湿された結露水は、吸湿部材９１、９２内を、他端部９１ｂ、９２ｂ側に向かって浸透し通流する。 The condensed water collected in this manner is absorbed by the one end 91a of the moisture absorbing member 91 and the one end 92a of the moisture absorbing member 92. The condensed moisture that has been absorbed permeates and flows through the moisture absorbing members 91 and 92 toward the other end portions 91b and 92b.

その後、再び燃料電池システムＳが起動、つまり燃料電池２が発電すると、出口側配管６内のオフガス流路６ａをオフガス（希釈ガスまたは空気オフガス）が流れ、このオフガスが吸湿部材９１、９２の他端部９１ｂ、９２ｂに吹き付けられる。そうすると、他端部９１ｂ、９２ｂに含まれる結露水が、オフガスによって持ち去られ、出口側配管６内のオフガス流路６ａに排出される（図２参照）。 After that, when the fuel cell system S is activated again, that is, when the fuel cell 2 generates power, off gas (dilution gas or air off gas) flows through the off gas passage 6 a in the outlet side pipe 6. Sprayed to the end portions 91b and 92b. If it does so, the dew condensation water contained in other end part 91b, 92b will be carried away by off gas, and will be discharged | emitted by the off gas flow path 6a in the exit side piping 6 (refer FIG. 2).

このように、本実施形態に係る水素センサ１によれば、第１素子収容部４０内に溜まった結露水を排出することができる。そのため、ガス検出素子６０への水の付着を低減させることができる。その結果として、ガス検出素子６０のよって水素の検出精度を向上させることができると共に、水素センサ１の寿命の向上を安価に達成することができる。よって、より良好なセンシングを行うことが可能となる。 Thus, according to the hydrogen sensor 1 according to the present embodiment, the condensed water accumulated in the first element housing portion 40 can be discharged. Therefore, water adhesion to the gas detection element 60 can be reduced. As a result, the hydrogen detection accuracy can be improved by the gas detection element 60, and the life of the hydrogen sensor 1 can be improved at low cost. Therefore, better sensing can be performed.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば以下のような変更をすることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

前記した実施形態では、被検出ガスを水素としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、一酸化炭素、硫化水素など他のガスであってもよい。さらに、前記実施形態では、ガスセンサとして接触燃焼式のガスセンサを採用したが、本発明はガス検出室を備えるガスセンサであればどのようなものでもよく、例えば、半導体式のガスセンサなど、他の方式のガスセンサであってもよい。 In the above-described embodiment, hydrogen is used as the gas to be detected. However, the present invention is not limited to this, and other gases such as carbon monoxide and hydrogen sulfide may be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the contact combustion type gas sensor is adopted as the gas sensor. However, the present invention may be any gas sensor provided with a gas detection chamber. For example, other types such as a semiconductor type gas sensor may be used. It may be a gas sensor.

前記した実施形態では、吸湿部材９１の他端部９１ｂと、吸湿部材９２の他端部９２ｂとが、出口側配管６内のオフガス流路６ａに配置されている場合としたが、他端部９１ｂ、９２ｂを出口側配管６の外部に引き出し、他端部９１ｂ、９２ｂを大気中に配置し、燃料電池自動車が走行することで発生する走行風が吹き付けられる構成としてもよい。 In the above-described embodiment, the other end 91b of the hygroscopic member 91 and the other end 92b of the hygroscopic member 92 are arranged in the off-gas channel 6a in the outlet side pipe 6. 91b and 92b may be pulled out of the outlet side pipe 6 and the other end portions 91b and 92b may be disposed in the atmosphere so that traveling wind generated by the fuel cell vehicle traveling can be blown.

本実施形態に係る水素センサを備えた燃料電池システムを示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the fuel cell system provided with the hydrogen sensor which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る水素センサの側断面図である。It is a sectional side view of the hydrogen sensor concerning this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１水素センサ（ガスセンサ）
２燃料電池
６ａオフガス流路（気体流路）
６ｄ取付座（壁）
４０第１素子収容部
４０ａ第１収容室（ガス検出室）
５０第２素子収容部
６０ガス検出素子
８２防爆フィルタ
９１、９２吸湿部材
９１ａ、９２ａ一端部
９１ｂ、９２ｂ他端部
Ｂ素子収容部
Ｓ燃料電池システム

1 Hydrogen sensor (gas sensor)
2 Fuel cell 6a Off-gas channel (gas channel)
6d Mounting seat (wall)
40 1st element accommodating part 40a 1st accommodating chamber (gas detection chamber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 2nd element accommodating part 60 Gas detection element 82 Explosion-proof filter 91,92 Hygroscopic member 91a, 92a One end part 91b, 92b The other end part B Element accommodating part S Fuel cell system

Claims

気体中に含まれる被検出ガスを検出するガス検出素子と、
前記ガス検出素子を収容すると共に前記被検出ガスが取り込まれるガス検出室を有し、鉛直方向に延びる周壁部と底壁部とを備える有底筒状の素子収容部と、
前記底壁部の開口に設けられ、気体を透過し且つ液体を透過しない撥水フィルタと、
一端部が前記ガス検出室内に、他端部が前記素子収容部の外部に配置され、前記ガス検出室内の水を吸湿して前記素子収容部の外部に排出する吸湿部材と、
を備え、
前記気体が流通する気体流路の壁に設けられるガスセンサであって、
前記吸湿部材の前記一端部は、前記周壁部と前記撥水フィルタとの間に配置されており、
前記素子収容部は、前記周壁部を構成する筒状の周壁体と、前記周壁体の下方開口に蓋をするように取り付けられ前記底壁部を構成する底蓋体と、を備え、
前記吸湿部材は、前記周壁体と前記底蓋体とで挟まれている
ことを特徴とするガスセンサ。 A gas detection element for detecting a gas to be detected contained in the gas;
A bottomed cylindrical element containing portion having a gas detection chamber for containing the gas detecting element and taking in the gas to be detected, and having a peripheral wall portion and a bottom wall portion extending in the vertical direction;
A water repellent filter that is provided in the opening of the bottom wall portion and transmits gas and does not transmit liquid;
One end portion is disposed in the gas detection chamber, the other end portion is disposed outside the element housing portion, and a moisture absorbing member that absorbs water in the gas detection chamber and discharges it to the outside of the element housing portion;
With
A gas sensor provided on a wall of a gas flow path through which the gas flows,
The one end portion of the moisture absorbing member is disposed between the peripheral wall portion and the water repellent filter ,
The element housing portion includes a cylindrical peripheral wall body that constitutes the peripheral wall portion, and a bottom lid body that is attached so as to cover a lower opening of the peripheral wall body and constitutes the bottom wall portion,
The gas sensor according to claim 1, wherein the moisture absorbing member is sandwiched between the peripheral wall body and the bottom lid body .

前記吸湿部材は、前記底壁部の前記開口の縁部と前記撥水フィルタとで挟まれている
ことを特徴とする請求項１に記載のガスセンサ。 The gas sensor according to claim 1 , wherein the moisture absorbing member is sandwiched between an edge of the opening of the bottom wall portion and the water repellent filter.

気体中に含まれる被検出ガスを検出するガス検出素子と、
前記ガス検出素子を収容すると共に前記被検出ガスが取り込まれるガス検出室を有し、鉛直方向に延びる周壁部と底壁部とを備える有底筒状の素子収容部と、
前記底壁部の開口に設けられ、気体を透過し且つ液体を透過しない撥水フィルタと、
一端部が前記ガス検出室内に、他端部が前記素子収容部の外部に配置され、前記ガス検出室内の水を吸湿して前記素子収容部の外部に排出する吸湿部材と、
を備え、
前記気体が流通する気体流路の壁に設けられるガスセンサであって、
前記吸湿部材の前記一端部は、前記周壁部と前記撥水フィルタとの間に配置されており、
前記吸湿部材は、前記底壁部の前記開口の縁部と前記撥水フィルタとで挟まれている
ことを特徴とするガスセンサ。 A gas detection element for detecting a gas to be detected contained in the gas;
A bottomed cylindrical element containing portion having a gas detection chamber for containing the gas detecting element and taking in the gas to be detected, and having a peripheral wall portion and a bottom wall portion extending in the vertical direction;
A water repellent filter that is provided in the opening of the bottom wall portion and transmits gas and does not transmit liquid;
One end portion is disposed in the gas detection chamber, the other end portion is disposed outside the element housing portion, and a moisture absorbing member that absorbs water in the gas detection chamber and discharges it to the outside of the element housing portion;
With
A gas sensor provided on a wall of a gas flow path through which the gas flows,
The one end portion of the moisture absorbing member is disposed between the peripheral wall portion and the water repellent filter ,
The gas sensor , wherein the moisture absorbing member is sandwiched between an edge of the opening of the bottom wall portion and the water repellent filter .